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ACS Nano:一种近各向同性的多孔氧化石墨烯质子导电膜
出处:纳米人  录入日期:2020-11-17  点击数:84

  氧化石墨烯(GO)膜具有良好的形貌、选择性、可控氧化、高纵横比等优点,是一种适用于多种用途的理想分离器。然而,由于固体电解质的形貌所引起的各向异性的离子导电特性不利于其通面导电,这对电化学器件中的固体电解质来说至关重要。有鉴于此,加拿大滑铁卢大学陈忠伟教授报道了一种策略,通过超声辅助的Fenton反应来降低GO膜在纳米薄片上形成孔的各向异性程度,从而选择性地提高GO膜的穿透平面质子电导率。
  本文要点:
  1)得到的GO多孔膜(pGO)是一种近各向同性的质子导电GO膜,在25°C和100%的相对湿度下,其各向异性程度仅为2.77,与原始GO膜相比,质子电导率提高了47%。各向异性行为与温度呈Arrhenius关系,而在不同相对湿度(RH)下,层间水的形成对各向异性起着关键作用,即随着相对湿度的增加,水分子倾向于以双峰分布的方式固定纳米片,形成亚纳米、大长径比的水夹层,从而导致其峰值各向异性。RH的进一步增加填补了层间间隙,导致了类似于近乎各向同性的散装水的行为。
  2)研究人员将pGO膜作为固体质子导电电解质应用于酒精燃料电池传感器中,结果显示,其表现出良好的选择性,响应性和线性,乙醇的检测下限低至25 ppm。
  本方法结合了优良的性能、高可定制性、易扩展、低成本和环境友好性等优点,具有将各向异性氧化膜转变为近各向同性离子导体的巨大潜力,以进一步开发膜和传感应用。


  Serubbabel Sy, et al, A Near-Isotropic Proton-Conducting Porous Graphene Oxide Membrane, ACS Nano, 2020
  DOI: 10.1021/acsnano.0c04533

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